Солнечные батареи на крышу: описание, способы монтажа, принцип работы, отзывы

Еще недавно использование солнечного света в качестве замены традиционных энергоносителей воспринималось как нечто фантастическое или возможное только в особых условиях. Сегодня подобные решения не выглядят невероятными, но также сохраняются и проблемы их реализации на практике для рядовых потребителей. Сам по себе монтаж солнечных батарей на крышу достаточно прост и оптимизирован, однако это не отменяет сложностей в организации работы таких аккумуляторов.

Базовый комплект системы

В рабочую инфраструктуру солнечного генератора входит аккумуляторная станция, инверторный блок, преобразователь энергии, контроллер и управляющая аппаратура, непосредственно панели с фотоэлементами и монтажно-соединительная фурнитура. Каждый компонент может быть представлен разными устройствами, отличающимися по технико-эксплуатационным характеристикам. Например, небольшой жилой дом с солнечными батареями на крыше обеспечивается мощностью 1,5-2 кВт. Надо отметить, что существуют и комплексные, и локальные станции, которые могут обслуживать разные группы потребителей. Мощные аккумуляторы вырабатывают достаточно энергии для покрытия всех нужд в электроэнергии – от уличного фонаря до отопительного котла. Для дачи предназначены менее производительные системы, хотя на участках нередко используется энергозатратное оборудование в виде насосных станций и рабочей силовой техники.

Принцип работы солнечных аккумуляторов

Устройство солнечных панелей

Наиболее выдающейся и заметной частью солнечной электростанции является панель преобразователя. Существуют разные технологии ее изготовления вплоть до того, что производители разрабатывают секретные рецептуры фотокристаллических наполнителей. К стандартным устройствам можно отнести панель из кремния с покрытиями на основе бора и фосфора. Это может быть как одиночная пластина, так и комбинированная – из двух и более элементов. В разных слоях покрытия есть активные электроны, которые под влиянием света запускают движение частиц, провоцирующее выработку тока.

Аккумуляцию полученной энергии обеспечивают связанные с панелями медные полоски. Они могут передавать ток или накопителям энергии, или напрямую потребителям, к примеру, находящейся на участке светотехнике. Чтобы солнечные батареи на крыше принимали наиболее выгодное положение относительно поступления лучей, в конструкции предусматривается и автоматика. Благодаря тепловым датчикам она реагирует на свет и направляет панели в сторону солнца.

Выбор места для установки

Монтаж солнечных батарей

В целях изначального повышения производительности системы желательно продумать оптимальное место размещения панелей на крыше. Руководствоваться следует следующими правилами:

  • Учет падения тени. Если зона установки большую часть дневного времени находится под тенью высокого дерева – разумеется, КПД будет крайне низким и не позволит окупить даже стоимость обслуживания модуля. Поэтому подбирается наиболее открытая солнечным лучам зона.
  • Правильная ориентация панелей. Даже если в конструкции предусмотрена система автоповорота, желательно изначально выбирать позицию, которая будет наиболее выигрышна с точки зрения падения ярких солнечных лучей на фотоэлементы.
  • Расчет по наклону. Распространенной ошибкой в монтаже панелей является их расположение под углом, соответствующим скату. Иными словами, конструкция просто укладывается на скат без каких-либо коррекций. Это в корне неверный подход, поскольку углы скатов (30-45 градусов) могут не соответствовать наклону, который будет наиболее выигрышным в конкретном регионе. Специалисты рекомендуют выполнять установку солнечных батарей на крыше под наклоном, равным географической широте местного региона. То есть угол будет соответствовать градусу широты.
  • Определение доступности. Эксплуатация панелей будет сопряжена с регулярным уходом и технической поддержкой конструкции. Поэтому заранее оценивается и физическая доступность к панелям на крыше.

Варианты создания несущей базы

Установка солнечных батарей на крыше

Для установки панелей рекомендуется монтировать силовой блок, на котором будет зафиксирован каркас фотоэлементов. Такую конструкцию можно изготовить в домашних условиях. Потребуется металлический уголок и крепежные элементы. Соединения желательно выполнять сваркой – опять же с помощью инвертора стыки сформирует даже неопытный домашний мастер. Самое главное - правильно рассчитать базу по размерам и весу, чтобы она не проломила кровельное покрытие и в принципе позволяла выполнить надежную фиксацию. Сложность крепления солнечных батарей на крыше заключается в монтаже несущей платформы к стропильной системе. Дело в том, что фиксация как таковая выполняется не к элементам кровли, а к балкам крыши в подкровельном пространстве.

Со стороны чердачного помещения выполняется прочный силовой каркас, на базе которого будет закреплена сваренная профильная конструкция. Лучше всего применить болтовые соединения, чтобы в любой момент установку можно было отсоединить. Для этого заранее просчитываются отверстия, формируется конфигурация взаимной компоновки и т. д. Очевидно, что потребуется создавать технологический проем и в кровельном покрытии.

Процесс монтажа солнечных батарей на крыше

Монтаж солнечных панелей на крыше дома

Каждая панель с фотоэлементами заключается в металлический профильный каркас. Изготовители изначально продумывают конфигурацию будущего крепления, оставляя зазоры и отверстия для фиксации. На этапе установки панелей должна быть подготовлена соответствующая крепежная оснастка и на несущей платформе.

Кроме того, необходимо подготовить демпфирующий и изолирующий материалы. Они позволят уберечь систему крепления от коррозийного повреждения и сильных вибраций от ветровой нагрузки. Это своего рода подкладки между несущей конструкцией и панелями. Далее выполняется установка солнечных батарей на крыше в выбранной точке – посредством метизов через технологические отверстия корпус панели прикручивается к металлическим профилям. При возможности стоит использовать регулируемые или шарнирные фиксаторы для регулировки положения панелей.

Электротехнические мероприятия

Не менее ответственный этап, на котором организуется сетевая разводка и подключение оборудования. Возможны разные способы решения этих задач, но самым надежным считается метод автономного подключения солнечных батарей на крыше с независимым источником питания. Панели с преобразователем и аккумулирующими блоками вводятся в систему автономного энергоснабжения. Для этого потребуются генераторы небольшой мощностью порядка 500 Вт с бытовым напряжением до 220 В.

Проводка выполняется с помощью стандартного кабеля типа витой пары с толстым слоем изоляции, предусматривающим эксплуатацию на улице. Все соединения аппаратуры производятся с помощью электротехнических контакторов – как правило, они входят в комплект с солнечными панелями. Как альтернативное решение можно подумать и о возможности подключения к центральной электросети, но тогда не получится использовать электростанцию в качестве резервного источника питания.

Подключение солнечных батарей на крыше

Интеграция мансардных окон на солнечных панелях

Оптимизированный по конструкции вариант солнечной батареи, который исключает необходимость выполнения специальных монтажных мероприятий. Панель уже встроена в мансардное окно, поэтому требуется только установка рамной конструкции. При желании панель можно изъять из несущего корпуса и оставить одно окно с жалюзи или другой защитной фурнитурой.

Некоторые производители предлагают установку солнечных батарей на крыше дома в уже готовые мансардные окна. То есть панель проектируется и изготавливается специально под размеры имеющегося проема с учетом характеристик рамы. Далее остается лишь выполнить несколько отверстий в конструкции оконного блока и закрепить болтами панель. Для подключения кабеля создается небольшой канал с трассой проводки, ведущий в чердачное помещение или мансарду. Здесь же, к слову, может располагаться аккумулирующая и преобразующая энергию аппаратура.

Общие рекомендации по рабочему процессу

Конструкция солнечных батарей

Перед началом работ следует набросать примерный план размещения конструкции – это позволит не только определиться с оптимальным способом крепления, но и минимизировать возможные просчеты инсталляции. Также следует учитывать советы изготовителей по креплению солнечных батарей на крышу здания. Например, в инструкциях часто отмечают необходимость сохранения зазора между поверхностью корпуса панели и кровельным покрытием. В целях оптимального распределения энергии по всей зоне фотоэлементов также рекомендуется располагать прямоугольные панели по горизонтали – то есть длинной стороной вдоль карниза.

Эксплуатация системы

Наилучший способ управления системой – через автоматику. Современные бытовые электростанции на солнечных элементах позволяют с помощью дистанционного пульта управления программировать работу и непосредственно панелей, и аккумулирующего оборудования. Но это не значит, что не потребуется физического обслуживания. Периодически необходимо проверять состояние солнечных батарей. На крыше частного дома целесообразно предусмотреть небольшую техническую площадку с набором необходимых инструментов и расходных материалов. Время от времени должны будут выполняться регулирующие операции, осмотр фотоэлементов, чистка конструкции и смена расходных деталей при необходимости.

Отзывы о солнечных батареях

В России пока не так много частных домовладельцев, которые испытали возможности солнечных аккумуляторов. Тем не менее впечатления от первого знакомства с данным источником энергии по большей части положительные. Даже относительно небольшое покрытие объемов требуемой энергии вызывает положительные отклики. Пользователи отмечают широкие возможности накопления и распределения энергии с последующим рациональным использованием ее в соответствии с запросами.

С другой стороны, многие из тех, кто установил солнечную батарею на крыше своего дома, отмечают сложности с обслуживанием и дороговизну расходных материалов. По-прежнему высокая стоимость оборудования остается главным препятствием в распространении солнечных батарей.

Заключение

Дом с питанием на солнечных батареях

Несмотря на очевидную пользу от освоения альтернативных источников энергии, все еще остаются проблемы их использования на уровне массового потребителя. Это не только технические нюансы, с которыми сталкиваются пользователи, но и концептуальные особенности выработки энергии. Например, установка солнечных батарей на крыше в частных загородных домах может себя оправдать лишь в теплых регионах, где наблюдаются высокие показатели так называемой инсоляции. Это мера солнечной энергии, которая поступает на землю с лучами света. И она совсем не одинакова на юго-западе и северо-востоке страны, в частности. Также специалисты рекомендуют брать во внимание соотношение между требуемой энергией и потенциально генерируемой солнечными аккумуляторами. Не исключено, что даже в условиях благоприятных показателей инсоляции определенные характеристики панелей просто не позволят добиться положительного эффекта экономии энергии.

Статья закончилась. Вопросы остались?
Подписаться
Я хочу получать
Правила публикации
Следят за новыми комментариями — 7
Редактирование комментария возможно в течении пяти минут после его создания, либо до момента появления ответа на данный комментарий.